1.本公开涉及蒸汽设备技术领域，具体涉及一种全预混冷凝燃气蒸汽发生器。
背景技术：
2.蒸汽设备是利用燃料或其它能的热能把例如水加热成热水或蒸汽的机械设备。目前，传统的蒸汽设备例如锅炉等热能动力设备，换热器中的保有水量低温进高温出，与此同时产生的水蒸气把热量传递给换热器后冷凝成水滴，滴回热媒水液面并再次吸收燃料燃烧的热量气化，往复运行，而在此过程中存在气液分离效果不佳等问题；另外，由于燃气与空气混合燃烧过程中会因为火焰中心温度过高而产生nox，造成氮氧化物排放超标、容易污染空气，以及热利用效率低等问题。
技术实现要素：
3.为了解决相关技术中的问题，本公开实施例提供一种全预混冷凝燃气蒸汽发生器，以实现超低氮排放、提高热利用效率以及改善气液分离效果等。
4.具体地，在一些说明性实施例中，一种全预混冷凝燃气蒸汽发生器，包括：
5.蒸汽发生器本体，至少具有加热箱体和排布于所述加热箱体内部的若干中空换热管；
6.第一箱体，位于所述蒸汽发生器本体的顶部并与所述蒸汽发生器本体相导通，所述第一箱体内盛装有热交换水；
7.第二箱体，位于所述蒸汽发生器本体的底部并与所述蒸汽发生器本体相导通，所述第二箱体内盛装有热交换水；
8.汽水分离装置，至少具有位于汽水分离装置侧壁部的进气口和底壁部的出液口，所述第一箱体通过第一排气管与所述进气口相贯通，所述第二箱体通过排液管与所述出液口相连通；
9.全预混装置，被配置为将燃气与空气均匀混合后输送至全预混腔内，所述全预混腔与所述蒸汽发生器本体的进气通道相贯通连接。
10.在一些可选地实施例中，所述加热箱体内的若干所述中空换热管间隔排列形成冷凝区、燃烧仓以及燃烧头的至少一部分。
11.在一些可选地实施例中，所述蒸汽发生器本体还包括防回火件，被配置于临近所述蒸汽发生器本体的进气通道的若干所述中空换热管间，经预混后的可燃气体经由所述防回火件进入到所述燃烧仓后被点燃，形成加热火焰。
12.在一些可选地实施例中，至少部分所述中空换热管为两端缩颈的圆柱形钢管，其内部盛装有热交换水。
13.在一些可选地实施例中，所述中空换热管顶端向上延伸与所述第一箱体贯通，其底端向下延伸与所述第二箱体贯通，以使得所述蒸汽发生器本体内的热交换水环境连通为一体。
14.在一些可选地实施例中，所述汽水分离装置还包括位于顶壁部的主蒸汽管和位于侧壁部的辅蒸汽管，其中，所述主蒸汽管与一主蒸汽阀相连接，所述辅蒸汽管与一安全阀相连接。
15.在一些可选地实施例中，所述汽水分离装置内部由上而下依次设置有网板、玻璃管和导流板。
16.在一些可选地实施例中，所述蒸汽发生器本体还包括等压腔以及设置于所述等压腔内的等压板，所述等压腔将所述蒸汽发生器本体和所述全预混装置相连通。
17.在一些可选地实施例中，还包括燃气供给组件，具有依次连接的过滤器、压力表、电磁阀、燃气低压保护装置、检漏装置、燃气调节装置、燃气管道以及燃气高压保护装置；以及
18.空气供给组件，至少包括依次连接的空气伺服马达、风机、空气管道。
19.在一些可选地实施例中，还包括控制器，被配置为调节燃气和空气的混合比例。
20.根据本实用新型实施例提供的技术方案至少具有以下有益效果：
21.(1)本实用新型实施例提供的全预混冷凝燃气蒸汽发生器，具有火焰均匀、热强度高等特点，并能够有效提高燃气燃烧效率，降低氮氧化物等污染气体的生成与排放。
22.(2)本实用新型实施例提供的全预混冷凝燃气蒸汽发生器，通过设置汽水分离装置多层逐步分离蒸汽和水，能够极大改善汽水分离效果，提高蒸汽的干度。
23.(3)本实用新型实施例提供的全预混冷凝燃气蒸汽发生器，中空换热管管端采用冷缩颈结构，在增加了管板的应力的同时保证结构强度，提高换热效率。
24.(4)本实用新型实施例提供的全预混冷凝燃气蒸汽发生器，将中空炉体的至少一部分以及防回火件用作燃烧器的燃烧头，可省略额外的燃烧头装置，并且可以简化结构的同时有效降低火焰束温度，减少氮氧化物的产生。
25.(5)本实用新型实施例提供的全预混冷凝燃气蒸汽发生器，利用空气燃气预混合装置实现燃气和空气均匀混合进入混合腔，并通过等压板进一步对混合气体均匀化，达到可燃气的全预混效果，提高燃烧效率。
26.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。
附图说明
27.结合附图，通过以下非限制性实施方式的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将变得更加明显。在附图中：
28.图1示出根据本实用新型一实施例的全预混冷凝燃气蒸汽发生器的结构示意图一；
29.图2示出根据本实用新型一实施例的全预混冷凝燃气蒸汽发生器的结构示意图二；
30.图3示出根据本实用新型的一实施例的中空换热管阵列的结构示意图；
31.图4示出根据本实用新型的一实施例的中空换热管阵列的俯视图。
具体实施方式
32.下文中，将参考附图详细描述本实用新型的示例性实施例，以使本领域技术人员可容易地实现它们。此外，为了清楚起见，在附图中省略了与描述示例性实施例无关的部分。
33.在本实用新型中，应理解，诸如“包括”或“具有”等的术语旨在指示本说明书中所公开的特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合的存在，并且不欲排除一个或多个其他特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合存在或被添加的可能性。
34.在本实用新型中，还需要理解的是，属于“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内部”、“外部”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
35.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”、“若干”的含义是指两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以为固定连接，也可以是可拆卸连接，或者一体式连接，可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述属于在本实用新型中的具体含义。
36.另外还需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。
37.前文提及，传统的蒸汽设备存在蒸汽气液分离效果不佳、氮氧化物排放超标、易污染空气，并且热效率低下等问题。
38.为解决上述缺陷，本实用新型实施例提供了一种全预混冷凝燃气蒸汽发生器，包括：蒸汽发生器本体，至少具有加热箱体和排布于所述加热箱体内部的若干中空换热管；第一箱体，位于所述蒸汽发生器本体的顶部并与所述蒸汽发生器本体相导通，所述第一箱体内盛装有热交换水；第二箱体，位于所述蒸汽发生器本体的底部并与所述蒸汽发生器本体相导通，所述第二箱体内盛装有热交换水；汽水分离装置，至少具有位于汽水分离装置侧壁部的进气口和底壁部的出液口，所述第一箱体通过第一排气管与所述进气口相贯通，所述第二箱体通过排液管与所述出液口相连通；全预混装置，被配置为将燃气与空气均匀混合后输送至全预混腔内，所述全预混腔与所述蒸汽发生器本体的进气通道相贯通连接。本实用新型实施例能够提高燃气的燃烧效率，改善蒸汽气液分离效果，同时减少氮氧化物的排放，提升热利用效率。
39.图1示出根据本实用新型的实施例的全预混冷凝燃气蒸汽发生器的结构示意图一。图2示出根据本实用新型的实施例的全预混冷凝燃气蒸汽发生器的结构示意图二。图3示出根据本实用新型的实施例的中空换热管阵列的结构示意图。图4示出根据本实用新型的实施例的中空换热管阵列的俯视图。
40.如图1-4所示，本实用新型的全预混冷凝燃气蒸汽发生器，包括：蒸汽发生器本体
1、第一箱体2、第二箱体3、汽水分离装置4、全预混装置5。
41.蒸汽发生器本体1包括加热箱体11和排布在该加热箱体11内部的若干中空换热管12，该中空换热管12内盛装有热交换水。
42.第一箱体2内部盛装有热交换水，设置于蒸汽发生器本体1的顶部，并且所述蒸发器本体1内的若干中空换热管12的顶端向上延伸与第一箱体2相导通。第二箱体3设置于蒸发器本体1的底部，其内同样盛装有热交换水，并且若干中空换热管12的底端向下延伸与第二箱体3相贯通连接，从而第一箱体2、蒸汽发生器本体1以及第二箱体3内的热交换水连通为一体，也就是说，它们三者之间的热交换水可以互相交换。
43.本领域普通技术人员应当理解，该热交换介质不限于热交换水，本实施例中的热交换介质也可以为冷却油、有机或无机冷却液、或者固液混合热交换介质，本实用新型在此不作特别限制。
44.汽水分离装置4，设置于蒸汽发生器本体1的外侧处，并且至少具有位于其侧壁部的进气口41、以及底壁部的出液口42，第一箱体2通过第一排气管21与所述进气口41相贯通连接，第二箱体3通过一排液管31与该出液口42相连通，以使得经由第一箱体2顶部蒸发排出的热蒸汽经过汽水分离装置4的气液分离后，冷凝后的冷却水滴落至汽水分离装置4的底部并通过出液口42排回到第二箱体3中，以确保第二箱体3中的保有水量。
45.全预混装置5，与蒸汽发生器本体1的进气通道相贯通连接，用于将燃气和空气按预设比例均匀混合后供给至全预混装置5的全预混腔内形成可燃气体，之后被输送至蒸汽发生器本体1的加热箱体11内燃烧。
46.根据本公开的实施例，加热箱体11为蒸汽发生器本体1的外箱体或炉体，加热箱体11的结构限定了蒸汽发生器本体1的占地体积、内部空间大小以及热交换效能。
47.该加热箱体11内部规则设置有若干中空换热管12，如图3和4所示，中空换热管12间隔排列并可将加热箱体11内部划分为至少三个区域，即燃烧器的燃烧头区域121、燃烧仓122以及冷凝区123。其中，冷凝区123为由多排中空换热管12组成的区域，不同排的中空换热管之间的间隔优选为15-100mm。本公开通过调整不同排间的中空换热管的间隙，以实现灵活调整火焰束经过每排后的温度降低幅度，以实现控制温降目的。
48.在该实施例中，加热箱体11内部还设置有若干防回火件(图中未示出)，该防回火件被配置于临近所述蒸汽发生器本体1的进气通道的若干所述中空换热管12之间。优选地，被设置在位于首排或前两排的每两个中空换热管12的间隙位置处，经预混后的可燃气体经由所述防回火件进入到所述燃烧仓122后被点燃，形成加热火焰。
49.进一步地，该防回火件可以采用焊接或其它方式固定于中空换热管12的间隙处。
50.本公开的位于首排或前两排的中空换热管12以及例如焊接于上述中空换热管12之间的防回火件共同构成了燃烧器的燃烧头，与现有技术中的燃烧器与蒸汽发生器的本体分体设置不同的是，位于蒸汽发生器本体内部的中空换热管的至少一部分以及位于其间的防回火件可以被用作燃烧头，省略了单独外置的燃烧头结构，能够使得加热箱体的结构更加紧凑，简化结构，降低成本。
51.此外，本实用新型实施例还可以通过对中空换热管12的上下端部进行冷缩颈处理。例如，本公开实施例中至少部分中空换热管12为两端冷缩颈处理的圆形钢管，以使得有效提升管板应力，保证连接结构强度，并且管端经冷缩颈后，使得相邻换热管间的相对距离
增大，为后续工序中管与安装板的焊接、拆装等操作留有足够的操作空间；同时，通过对中空换热管进行冷缩颈处理，加热箱体结构体积不变的情况下，可能够容置相对更多的中空换热管，从而能够更好地提高热利用效率。
52.根据本公开的实施例，汽水分离装置4的主体为罐体结构，其还包括安装于罐体顶壁部处的主蒸汽管43和侧壁部的辅蒸汽管44。优选地，所述主蒸汽管43与一主蒸汽阀6相连接，用于控制分离蒸汽的排放和利用；所述辅蒸汽管44与一安全阀相连接，如果汽水分离装置4内的压力超过设定值时，控制系统将智能启动安全阀，用于排气泄压避免危险发生。
53.优选地，本公开的汽水分离装置4的罐壁内部由上而下依次设置有网板、玻璃管和导流板(图中未示出)，以使得通过多层逐步分离蒸汽和水。本公开的网板包括但不限于不锈钢网板，导流板为倒“八”字型倒流板，并且导流板与罐内壁的夹角在15
°‑
60
°
之间。
54.进入到汽水分离装置4内的蒸汽依次通过网板、玻璃管和导流板冷凝并回落到罐体底部并汇入到第二箱体3内，从而一定程度上保证了第一箱体2、第二箱体3以及中空换热管12内的保有水量的总量，避免中空换热管12在缺少水的情况下被火焰束加热，从而减少空烧等事故的发生。
55.此外，本公开的蒸汽发生器还配置有报警设备，以在保有水量低于预定水位时触发报警，以提供操控人员及时加水。
56.根据本公开的实施例，蒸汽发生器本体1还包括等压腔8以及设置在等压腔8内部的等压板，所述等压腔8可将蒸汽发生器本体1和全预混装置5相连通。可燃气体由全预混装置5进入等压腔8后，可从等压板上开设的多个通孔通过，之后通过若干中空换热管12与防回火件构成的燃烧头后进入蒸汽发生器本体1内部燃烧。本公开的等压板上的通孔可使得可燃气体更加均匀通过防回火件，从而使得可燃气体在燃烧前，达到均匀性地全预混目的，提高燃烧效率，降低nox生成。
57.本实用新型实施例的全预混冷凝燃气蒸汽发生器还包括：
58.燃气供给组件9和空气供给组件10，其中，所述燃气供给组件9包括依次连接的过滤器91、压力表92、电磁阀(含减压阀)93、燃气低压保护装置94、检漏装置95、燃气调节装置(手动式)96、燃气管道97以及燃气高压保护装置98，所述燃气高压保护装置98与所述全预混装置5连接；燃气依次通过过滤器91、压力表92、电磁阀93(含减压阀)、燃气低压保护装置94、检漏装置95、燃气调节装置96、燃气管道97以及燃气高压保护装置98进入全预混装置5内。
59.所述空气供给机构10至少包括依次连接的空气伺服马达101、风机102、空气管道103，所述空气管道103与所述全预混装置5相连通。空气依次经过空气伺服马达101、风机102、空气管道103进入全预混装置5内。
60.燃气和空气在全预混装置5内按照预定比例混合后形成可燃气体，之后经等压腔8从燃烧器的燃烧头进入到燃烧仓122内进行燃烧。
61.优选地，本实用新型实施例还包括控制器(未示出)，分别与燃气供给组件9和空气供给组件10电连接，用于控制并调节燃气和空气的混合比例。本实用新型实施例的燃气和空气的混合比例可以通过该控制器进行调节，并该混合比例可以使可燃气体在20～100％范围内稳定燃烧，并且火焰均匀，以适配各种供热场景。
62.以上描述仅为本实用新型的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技
术人员应当理解，本实用新型中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本实用新型中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案，均属于本实用新型的保护范围内。